JPH10140220A - Operation of blast furnace - Google Patents

Operation of blast furnace

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Publication number
JPH10140220A
JPH10140220A JP8300186A JP30018696A JPH10140220A JP H10140220 A JPH10140220 A JP H10140220A JP 8300186 A JP8300186 A JP 8300186A JP 30018696 A JP30018696 A JP 30018696A JP H10140220 A JPH10140220 A JP H10140220A
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JP
Japan
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tuyere
lance
carbonaceous material
tip
coke
Prior art date
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Pending
Application number
JP8300186A
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Japanese (ja)
Inventor
Takanobu Inada
隆信 稲田
Kohei Sunahara
公平 砂原
Satoru Wakabayashi
悟 若林
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method which restrains powdering of coke and aggravation of aeration in a furnace caused by the powdering of coke and can release the limitation of coke quality by efficiently acting powdery carbonaceous material blown from a tuyere as a reducing agent. SOLUTION: An operational method of a blast furnace blows the powdery carbonaceous material together with N2 (carrier gas) into the furnace by using a lance 2 for blowing the powdery carbonaceous material, fitted to in the tuyere 1 so as to satisfy the (1)-(3) conditions. The (a) in the figure is a plane containing the tip part of the lance 2 for blowing the powdery carbonaceous material and the center axis 3 of the tuyere and the (b) is the figure vertically projecting the tip part of the lance in the vertical plane to the center axis of the tuyere containing the tip part of the tuyere 1. (1) 0.5×Rt <Rb , (2) -45 deg.C<=θ<=+45 deg.. (3) 45 deg.<=ϕ. Wherein, Rt is the inner diameter of the tuyere, Rb is the distance between the projected image center of the tip part of the lance and the center axis of the tuyere, θ is the angle of the straight line connecting the projected point of the tip part of the lance with the center of the tuyere to the vertical upward direction (reference) and ϕ is the angle of the straight line connecting the center of the tip part of the lance with the upper side tip end part to the frontward direction of the center axis of the tuyere.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、粉状炭材を使用す
る高炉の操業方法に関する。
[0001] The present invention relates to a method of operating a blast furnace using pulverized carbonaceous material.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高炉操業においては粉状炭材を多
量に吹き込む操業が指向されているが、その狙いは、炉
内におけるコークスの熱的および化学的役割を粉状炭材
に代替させ、所要コークスの一部を粉状炭材で置換する
ことによって、銑鉄コストの合理化を図るところにあ
る。すなわち、高炉操業において、コークスは、羽口か
らの熱風との燃焼反応によって熱を発生させる燃料とし
ての役割と、コークス自身の炭素(C)によって酸化鉄
を直接、あるいはコークスのガス化により生成したCO
を介して間接的に還元する還元剤としての役割を担って
いる。
2. Description of the Related Art In recent years, in the blast furnace operation, an operation of blowing a large amount of pulverized carbonaceous material has been aimed at, but the aim is to replace the thermal and chemical role of coke in the furnace with the pulverized carbonaceous material. The aim is to reduce the cost of pig iron by replacing part of the required coke with powdered carbonaceous material. In other words, in the blast furnace operation, coke produced iron oxide directly or by gasification of coke by the role of fuel as a fuel that generates heat by combustion reaction with hot air from the tuyere, and by the carbon (C) of the coke itself. CO
Has a role as a reducing agent to indirectly reduce via the.

【0003】従来、高炉への粉状炭材の吹き込みは、基
本的に燃料としての役割を担わせるものであり、この粉
状炭材の羽口前燃焼帯(以下、レースウェイと記す)で
の燃焼効率を高めるための種々の技術が開発されてき
た。
Conventionally, the injection of powdered carbonaceous material into a blast furnace basically serves as a fuel, and is performed in a tuyere combustion zone (hereinafter referred to as a raceway) of the powdered carbonaceous material. Various techniques have been developed to increase the combustion efficiency of coal.

【0004】例えば、特公昭60−53082号公報に
は、高炉羽口に連設された熱風吹込用ブローパイプの壁
を貫通して突入させたバーナから粉体燃料を吹き込む
際、この吹込用バーナの先端をブローパイプ出口端内周
面に対して所定の位置に設定して吹き込みを行う方法が
開示され、特公昭61−4882号公報では、粉体燃料
吹込用バーナの最先端開口を長穴に形成し、[長軸長さ
/短軸長さ]比を1.3〜3.5範囲内に設定する等の
限定を加えた粉体燃料の高炉吹込装置が提案されてい
る。また、特開平6−330113号公報には、複数本
の固体燃料吹込み用ランスを、それらの先端部の中心軸
線がブローパイプの中心軸線と交差しない位置に配置し
て吹き込みを行う方法が示されている。
For example, Japanese Patent Publication No. Sho 60-53082 discloses that when a powder fuel is blown from a burner which penetrates and penetrates a wall of a blowpipe for hot air blowing provided at a tuyere of a blast furnace. A method is disclosed in which the tip of the burner is set at a predetermined position with respect to the inner peripheral surface of the outlet end of the blow pipe and the blow is performed. A blast furnace blowing device for powdered fuel, which has a limitation such as setting the [major axis length / minor axis length] ratio within a range of 1.3 to 3.5, has been proposed. Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-330113 discloses a method in which a plurality of lances for injecting solid fuel are arranged at a position where the center axis of their leading ends does not intersect with the center axis of the blow pipe to perform blowing. Have been.

【0005】しかし、高炉への粉状炭材の吹き込み操業
は、炉内状態、特に代替の対象となるコークスの炉内状
態に大きな影響を与える。すなわち、炉頂から装入され
たコークスは炉の中段付近まで降下したところで、鉱石
の還元により発生したCO2あるいはH2 Oと反応(い
わゆる、直接還元反応)することによってコークス強度
(これにより粒子としての形態が保たれる)が低下す
る。その後、コークスは炉下部まで降下して、レースウ
ェイにおいて燃料として燃焼消失することになるが、そ
の際、羽口からの衝風によって旋回運動を行いながら反
応するために、上記の粒子強度の劣化とも相俟って、レ
ースウェイではコークスの粉化も同時に進行する。従っ
て、コークスの反応消滅速度に比較して粉化の度合いが
顕著になってくると、発生粉による炉内通気性の悪化が
表面化する。さらに、粉状炭材の吹き込みを行うと、こ
の粉状炭材が燃焼ガス化するため、レースウェイでのコ
ークスの反応消滅速度が低下し、レースウェイでのコー
クス粉の発生量が増加することになる。
[0005] However, the operation of blowing the pulverized carbonaceous material into the blast furnace has a great effect on the condition inside the furnace, particularly the condition inside the coke to be replaced. That is, when the coke charged from the furnace top descends to the vicinity of the middle stage of the furnace, it reacts with CO 2 or H 2 O generated by the reduction of the ore (so-called direct reduction reaction), and thereby the coke strength (thereby increasing the particle size). Is maintained). After that, the coke descends to the lower part of the furnace and burns and disappears as fuel on the raceway. In conjunction with this, coke powdering proceeds simultaneously on the raceway. Therefore, when the degree of pulverization becomes remarkable as compared with the reaction quenching rate of coke, deterioration of the in-furnace air permeability due to the generated powder comes to the surface. Furthermore, when the pulverized carbonaceous material is blown, the pulverized carbonaceous material is burnt and gasified, so that the reaction quenching speed of the coke on the raceway decreases, and the amount of coke powder generated on the raceway increases. become.

【0006】高炉への粉状炭材の吹き込み操業において
は、炉内通気性は、コークス比の低下に伴い不可避的に
低下するが、これに加え、上述した現象が顕著になる
と、操業の安定維持が困難となる。
[0006] In the operation of blowing the pulverized carbonaceous material into the blast furnace, the air permeability in the furnace inevitably decreases with a decrease in the coke ratio. In addition, if the above-mentioned phenomenon becomes remarkable, the operation becomes stable. It is difficult to maintain.

【0007】現在、微粉炭比を200kg/t(銑鉄)
レベルにまで増加させるに当たって、コークスの強度を
高める何らかの手段が講じられているのが多くの高炉で
の実態であるが、これによって、粉状炭材吹き込みのコ
スト・メリットが相殺されることになる。
At present, the pulverized coal ratio is 200 kg / t (pig iron).
In many blast furnaces, some measures have been taken to increase the coke strength in order to increase to the level, but this will offset the cost and benefits of pulverized carbonaceous material injection .

【0008】以上述べたような粉状炭材の吹き込みによ
るコークス粉化挙動に起因する炉内通気性の悪化は、上
述したコークスのCO2 やH2 Oとの反応による強度劣
化(反応劣化)を抑制し、レースウェイでのコークスの
反応消滅速度の低下を改善することによって、解消する
ことができる。
[0008] The deterioration of the gas permeability in the furnace caused by the coke pulverization behavior due to the injection of the pulverized carbonaceous material as described above is caused by the deterioration of the strength (reaction deterioration) of the coke described above due to the reaction with CO 2 and H 2 O. Can be eliminated by suppressing the decrease in the rate of coke reaction disappearance on the raceway.

【0009】そのためには、炉内に吹き込んだ粉状炭材
に、燃料としてではなく、還元剤としての役割を担わせ
ることが考えられる。すなわち、コークスの還元剤とし
ての役割を粉状炭材で代替するので、上記のコークスの
CO2 やH2 Oとの反応が抑制され、ひいてはコークス
強度の劣化が抑制される。
For this purpose, it is conceivable to make the powdery carbon material blown into the furnace play a role not as a fuel but as a reducing agent. That is, since the role of the coke as a reducing agent is replaced by the powdered carbonaceous material, the reaction of the coke with CO 2 or H 2 O is suppressed, and the deterioration of the coke strength is suppressed.

【0010】このような考え方に基づいて、本発明者ら
は、粉状炭材を高炉内へ吹き込み、炉内で還元剤として
有効に使用する方法を提案した(特願平7−21182
5号)。この方法によれば、コークスの強度低下が起こ
らず、従来よりも低品質のコークスの使用が可能とな
る。しかしながら、この方法を実施するに際しては、羽
口上方の炉壁外面から炉内に貫通するノズルを用いての
粉状炭材の炉内への吹き込みを具体的手段としており、
数十本の羽口を有する実高炉の各羽口にこのような設備
を設けることは、コスト面およびメンテナンスの面で必
ずしも得策ではない。
[0010] Based on such a concept, the present inventors have proposed a method in which powdered carbonaceous material is blown into a blast furnace and is effectively used as a reducing agent in the furnace (Japanese Patent Application No. 7-21182).
No. 5). According to this method, the strength of the coke does not decrease, and it is possible to use coke of lower quality than before. However, when implementing this method, as a specific means, blowing into the furnace of powdery carbonaceous material using a nozzle penetrating into the furnace from the outer wall of the furnace wall above the tuyere,
Providing such equipment at each tuyere of an actual blast furnace having dozens of tuyeres is not always advantageous in terms of cost and maintenance.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題
を解決するためになされたもので、新規設備を必要とせ
ず、既存の羽口から粉状炭材を吹き込むことを前提に、
コークスの粉化と、それに起因する炉内通気性の悪化を
防止することができる高炉の操業方法を提供することを
目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and does not require a new facility, and is based on the premise that powdery carbonaceous material is blown from an existing tuyere.
It is an object of the present invention to provide a method for operating a blast furnace, which can prevent the coke from being pulverized and the deterioration of the in-furnace air permeability caused thereby.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために、前述した粉状炭材を燃料としてで
はなく還元剤として炉内で有効に利用する(消費させ
る)という考え方のもとに検討を重ねた。その結果、粉
状炭材吹き込み用ランスの先端を羽口先端部の所定の位
置に設定し、粉状炭材をキャリアーガスとともに吹き込
むことにより、粉状炭材を還元剤として有効に利用でき
ることを確認した。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have proposed that the above-mentioned powdery carbon material is effectively used (consumed) as a reducing agent instead of as a fuel in a furnace. We repeated our study based on this concept. As a result, by setting the tip of the pulverized carbonaceous material injection lance at a predetermined position at the tuyere tip, and blowing the pulverized carbonaceous material together with the carrier gas, it is possible to effectively use the pulverized carbonaceous material as a reducing agent. confirmed.

【0013】すなわち、羽口から吹き込まれた熱風は、
コークスに旋回運動を与えてレースウェイを形成した
後、上昇流に転ずるのであるが、粉状炭材を羽口を通過
するガス流に乗せる位置を適正に調整することにより、
粉状炭材のレースウェイでの滞留時間を最小にして、速
やかに上昇流に乗せることができる。
That is, the hot air blown from the tuyere is
After forming a raceway by giving a turning motion to the coke, it turns into an upward flow, but by properly adjusting the position where the powdery carbon material is put on the gas flow passing through the tuyere,
The residence time of the pulverized carbonaceous material in the raceway can be minimized, and the pulverized carbonaceous material can be quickly put on the upward flow.

【0014】本発明は、このような粉状炭材の吹き込み
を行うことを特徴とするもので、その要旨は、下記の高
炉の操業方法にある。
The present invention is characterized in that such a pulverized carbonaceous material is blown, and its gist lies in the following method of operating a blast furnace.

【0015】下記の(1)〜(3)の条件を満足するよ
うに羽口内に取り付けられた粉状炭材吹き込み用ランス
を用いて、粉状炭材を窒素ガスとともに炉内に吹き込む
ことを特徴とする高炉の操業方法。
Using a powdery carbonaceous material blowing lance mounted in the tuyere so as to satisfy the following conditions (1) to (3), the powdery carbonaceous material is blown into the furnace together with nitrogen gas. Characteristic blast furnace operating method.

【0016】(1)羽口の先端部を含み、羽口の中心軸
に対して垂直な平面への前記ランスの先端の前記平面へ
の垂直な投影点が下記式を満たす。
(1) The projection point of the tip of the lance perpendicular to the plane, including the tip of the tuyere and perpendicular to the center axis of the tuyere, satisfies the following equation.

【0017】0.5×Rt <Rb ・・・ ただし、Rt :羽口内半径 Rb :ランスの先端投影像の中心と羽口の中心軸との間
の距離 である。
0.5 × R t <R b ... Where R t : radius inside the tuyere R b : distance between the center of the projected image of the tip of the lance and the central axis of the tuyere.

【0018】(2)前記(1)に記載の平面において、
ランスの先端の投影点と羽口の中心とを結ぶ直線の垂直
上向き方向(基準)に対してなす角度θが、下記式を
満たす。
(2) In the plane described in the above (1),
The angle θ formed with respect to the vertical upward direction (reference) of the straight line connecting the projection point of the tip of the lance and the center of the tuyere satisfies the following expression.

【0019】−45゜≦θ≦+45゜ ・・・ ただし、角度は、基準に対して右回りを+、左回りを−
とする。
−45 ° ≦ θ ≦ + 45 ° where the angle is + in the clockwise direction and − in the counterclockwise direction with respect to the reference.
And

【0020】(3)ランスの先端と羽口の中心軸を含む
平面において、ランスの先端の中心と羽口の上側先端部
とを結ぶ直線が羽口の中心軸の羽口前方方向(基準)に
対してなす角度φが、下記式を満たす。
(3) In a plane including the tip of the lance and the center axis of the tuyere, a straight line connecting the center of the tip of the lance and the upper tip of the tuyere is in the tuyere forward direction of the center axis of the tuyere (reference). Satisfies the following equation.

【0021】45°≦φ ・・・ ただし、角度は、前記平面において、羽口前方方向を左
向きにとった場合の基準に対する角度である。
45 ° ≦ φ where the angle is an angle with respect to a reference when the tuyere front direction is set to the left in the plane.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の高炉の操業方法に
ついて詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a method for operating a blast furnace according to the present invention will be described in detail.

【0023】高炉において、炭材(すなわち、コーク
ス、あるいは羽口から吹き込まれる粉状炭材)に含まれ
るCが主として消費される領域は、羽口前レースウェイ
と、これより上方にある鉱石が軟化融着を起こす領域
(以下、融着帯という)である。
In the blast furnace, the area where carbon contained in the carbonaceous material (ie, coke or powdered carbonaceous material blown from the tuyere) is mainly consumed is the tuyere raceway and the ore located above the tuyere. This is an area where softening fusion occurs (hereinafter, referred to as a fusion zone).

【0024】羽口前レースウェイにおいては、炭材中の
Cは、送風ガス中のO2 、H2 Oによって、次のような
反応により燃焼ガス化する。
In the tuyere raceway, C in the carbonaceous material is turned into combustion gas by O 2 and H 2 O in the blowing gas by the following reaction.

【0025】C+O2 →CO2 ;CO2 +C→2CO C+H2 O→CO+H2 C+2H2 O→CO2 +2H2 ;CO2 +C→2CO 一方、融着帯では、炭材中のCは、鉱石の還元反応に関
与してガス化する。いわゆる、直接還元によるガス化で
ある。ここでの反応は、下記のとおりで、鉱石のガス還
元によってCO2 、H2 Oが生成する過程と、炭材中の
Cがこれら生成したCO2 、H2 Oと反応し、ガス化す
る過程とが並行して進行する。
C + O 2 → CO 2 ; CO 2 + C → 2CO C + H 2 O → CO + H 2 C + 2H 2 O → CO 2 + 2H 2 ; CO 2 + C → 2CO On the other hand, in the cohesive zone, C in the carbonaceous material is Participates in the reduction reaction and gasifies. This is so-called gasification by direct reduction. The reaction here is as follows. The process of generating CO 2 and H 2 O by gas reduction of the ore, and the C in the carbonaceous material reacts with the generated CO 2 and H 2 O to gasify. The process proceeds in parallel.

【0026】 FeO+CO→Fe+CO2 ;CO2 +C→2CO FeO+H2 →Fe+H2 O ;C+H2 O→CO+H
2 また、上記のようにCが消費される以外に、炭材中のC
が直接FeO(鉱石)に作用してこれを還元する反応
や、浸炭によって消費される反応も生じている。なお、
このような融着帯での浸炭剤としてのCの消費も、ここ
では還元剤としての炉内消費と見なす。
FeO + CO → Fe + CO 2 ; CO 2 + C → 2CO FeO + H 2 → Fe + H 2 O; C + H 2 O → CO + H
2 In addition to the consumption of C as described above,
There is a reaction that acts directly on FeO (ore) to reduce it, and a reaction that is consumed by carburization. In addition,
The consumption of C as a carburizing agent in such a cohesive zone is also considered herein as furnace consumption as a reducing agent.

【0027】一般に、高炉の操業においては、銑鉄1t
onを製造するに際し、概ね150kg前後のCが上述
の過程をとおして還元剤として消費されている(前記の
ように、浸炭剤としての消費を含む)。このとき、いわ
ゆるオールコークス操業においては、コークスがこの全
てを賄うこととなるが、粉状炭材を炉内に吹き込み、こ
れを燃料として利用する場合は、コークス比が低下した
分だけコークスの還元剤としての反応負荷が増大し(つ
まり、コークス単位量当たりの還元剤としての消費量が
増し)、前述したように、コークスの強度劣化が大きく
なる。
Generally, in the operation of a blast furnace, 1 ton of pig iron
In producing on, approximately 150 kg of C is consumed as a reducing agent through the above process (including consumption as a carburizing agent as described above). At this time, in the so-called all-coke operation, coke covers all of this, but when pulverized carbonaceous material is blown into the furnace and used as fuel, the coke is reduced by the reduced coke ratio. The reaction load as an agent increases (that is, the consumption as a reducing agent per unit amount of coke increases), and as described above, the strength deterioration of coke increases.

【0028】一方、高炉内を上昇するガスの流速を考慮
すると、炭材の粒径が0.5mm以下の粉状の炭材であ
れば、炭材をこのガス流に随伴させることができる。そ
して、ガスが融着帯を通過する際、コークス層のつくる
いわばスリット状をなす部分を蛇行しながら通過するた
め、ガス流に随伴した粉状炭材が鉱石融着層に捕獲され
ると考えられる。
On the other hand, considering the flow velocity of the gas rising in the blast furnace, if the carbonaceous material is a powdery carbonaceous material having a particle diameter of 0.5 mm or less, the carbonaceous material can accompany the gas flow. When the gas passes through the cohesive zone, it passes through the coke layer in a meandering manner, so to speak, the slit-shaped portion, so that the fine carbonaceous material accompanying the gas flow is captured by the ore cohesive layer. Can be

【0029】粉状炭材はコークスに比べサイズが極めて
小さく、換言すれば、比表面積が大きく、反応性に富む
ことから、融着層に捕獲された粉状炭材は上述した炭材
が消費される反応に対して優先的に関与し、消費される
ことになる。従って、コークスの反応負荷は相対的に低
下し、前述した反応による強度の低下が抑制される。
Since the powdered carbonaceous material is extremely small in size as compared with coke, in other words, has a large specific surface area and is highly reactive, the powdered carbonaceous material captured in the fusion layer consumes the above-mentioned carbonaceous material. Will be preferentially involved in the reaction being performed and will be consumed. Therefore, the reaction load of the coke is relatively reduced, and the reduction in strength due to the above-described reaction is suppressed.

【0030】本発明の高炉の操業方法において、前記の
ように規定された粉状炭材吹き込み用ランスを用いるの
は、羽口から吹き込まれた粉状炭材を速やかに上昇気流
に乗せて、この粉状炭材を炉内の融着帯領域において還
元剤として有効に消費させるためである。
In the method for operating a blast furnace of the present invention, the use of the powdered carbonaceous material lance defined as described above is performed by rapidly placing the powdery carbonaceous material blown from the tuyere into the rising airflow, This is because this powdery carbon material is effectively consumed as a reducing agent in the cohesive zone region in the furnace.

【0031】粉状炭材の適正な吹き込み条件を求めるた
め、コークス充填層型の粉状炭材燃焼試験装置を用い、
粉状炭材吹き込み用ランスの先端の位置を変えて試験を
行った。この装置は、内容積3.5m3 、層高2.3
m、奥行き1.5mで、底部から0.8m上方の側壁部
分に1本の羽口(内径(2×Rt )=65mm)を備え
ている。
In order to determine the appropriate blowing conditions for the pulverized carbonaceous material, a coke packed bed type pulverized carbonaceous material combustion test apparatus was used.
The test was performed by changing the position of the tip of the lance for blowing the powdered carbonaceous material. This device has an internal volume of 3.5 m 3 and a bed height of 2.3.
m, depth 1.5 m, and one tuyere (inner diameter (2 × R t ) = 65 mm) on the side wall portion 0.8 m above the bottom.

【0032】図1は、前記試験装置の粉状炭材吹き込み
部の概念図で、(a)は粉状炭材吹き込み用ランスの先
端と羽口の中心軸を含む平面であり、(b)は羽口の先
端部を含み、羽口の中心軸に対して垂直な平面へランス
の先端をこの平面に対して垂直に投影した図である。
FIG. 1 is a conceptual view of a powdery carbon material blowing portion of the test apparatus, wherein (a) is a plane including the tip of the powdery carbon material blowing lance and the center axis of the tuyere, and (b). FIG. 3 is a diagram including the tip of the tuyere and projecting the tip of the lance perpendicular to this plane to a plane perpendicular to the center axis of the tuyere.

【0033】試験は、Rb /Rt 、角度θおよびφを変
えて、粉状炭材吹き込み用ランスの羽口内での取り付け
位置を変化させた7ケースについて行った。なお、Rt
は図1(a)に示した羽口1の内半径であり、Rb は図
1(b)における粉状炭材吹き込み用ランス2の先端の
投影点2−1 の中心と羽口の中心4との間の距離であ
る。また、角度θとは、図1(b)に示すように、ラン
ス2の先端の投影点2−1 の中心と羽口の中心4とを結
ぶ直線の垂直上向き方向(基準)に対してなす角度であ
り、この基準に対して右回り、すなわちランス2の先端
の投影点2−1 が右側に存在する場合(図示した状態に
ある場合)、+で表し、基準に対して左回り、すなわち
ランス2の先端の投影点2−1 が左側に存在する場合−
記号を付すこととする。角度φとは、図1(a)に示し
たように、ランス2の先端と羽口の中心軸3を含む平面
において、ランス2の先端の中心と羽口1の上側先端部
とを結ぶ破線5が羽口の中心軸3の羽口前方方向(基
準)に対してなす角度で、前記平面において、羽口前方
方向を左向きにとった場合における羽口前方方向(基
準)に対する角度である。
The test was carried out on seven cases in which the position of the lance for blowing the powdered carbonaceous material in the tuyere was changed by changing R b / R t , the angles θ and φ. Note that R t
Is the inner radius of the tuyere 1 shown in FIG. 1 (a), and Rb is the center of the projected point 2-1 at the tip of the powdery carbon material blowing lance 2 in FIG. 1 (b) and the center of the tuyere. 4. 1B, the angle θ is defined with respect to a vertical upward direction (reference) of a straight line connecting the center of the projection point 2-1 of the tip of the lance 2 and the center 4 of the tuyere, as shown in FIG. The angle is clockwise with respect to this reference, that is, when the projection point 2-1 at the tip of the lance 2 exists on the right side (in the state shown in the drawing), it is represented by +, and counterclockwise with respect to the reference, that is, When the projection point 2-1 at the tip of the lance 2 is on the left side-
A symbol shall be added. The angle φ is a broken line connecting the center of the tip of the lance 2 and the upper tip of the tuyere 1 on a plane including the tip of the lance 2 and the center axis 3 of the tuyere, as shown in FIG. Reference numeral 5 denotes an angle formed by the center axis 3 of the tuyere with respect to the tuyere forward direction (reference), and is an angle with respect to the tuyere forward direction (reference) when the tuyere forward direction is set to the left in the plane.

【0034】表1に試験条件を、表2にランスの羽口内
での取り付け位置を変化させるために調整したRb /R
t 、角度θおよびφの値を示す(case1〜7)。
Table 1 shows the test conditions, and Table 2 shows R b / R adjusted to change the mounting position of the lance in the tuyere.
The values of t , angles θ and φ are shown (cases 1 to 7).

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】[0036]

【表2】 [Table 2]

【0037】粉状炭材の吹き込み条件の評価は、羽口の
上方700mm、すなわちレースウェイの直上に相当す
る位置で吸引した炉内ガス中に含まれる未燃焼微粉炭の
燃焼率を求めることにより行った。なお、炉内ガスの採
取は、各ケースとも3回実施した。
The blowing condition of the pulverized carbonaceous material was evaluated by obtaining the combustion rate of unburned pulverized coal contained in the furnace gas suctioned at a position 700 mm above the tuyere, that is, immediately above the raceway. went. The gas in the furnace was sampled three times in each case.

【0038】図2に試験結果を示す。図示した燃焼率
は、前記3回の測定結果の平均値である。なお、図中の
2 /PCとは、粉状炭材1kg当たりのN2 の量(N
3 )であって、それぞれのcaseにおける2本の棒グラ
フの左側がキャリアーガスとして用いるN2 の量が0.
3Nm3 、右側が0.7Nm3 であることを表す。
FIG. 2 shows the test results. The combustion rate shown is an average value of the three measurement results. Note that N 2 / PC in the figure refers to the amount of N 2 per kg of pulverized carbonaceous material (N
m 3 ), and the left side of the two bar graphs in each case indicates that the amount of N 2 used as a carrier gas is 0.
3Nm 3 , and the right side is 0.7 Nm 3 .

【0039】粉状炭材吹き込み用ランスの先端の位置を
変えることによって、レースウェイの上方で採取された
微粉炭の燃焼率は変化しているが、Rb /Rt が0.5
以上(前記の式)、角度θが+45゜(30゜と60
゜の中間値)以下で、かつ角度φが45゜以上(前記の
式)のとき(case1、2、5および6)、燃焼率は8
5%以下で、この条件から外れるcase3、4および7と
比較して低かった。なお、角度θについては、−側も+
側と同様に考え得るので、その適正条件は、−45゜≦
θ≦+45゜(前記の式)となる。
By changing the position of the tip of the lance for blowing pulverized carbonaceous material, the burning rate of pulverized coal collected above the raceway is changed, but Rb / Rt is 0.5.
As described above, the angle θ is + 45 ° (30 ° and 60 °).
(Intermediate value of ゜) or less and the angle φ is 45 ° or more (the above formula) (cases 1, 2, 5 and 6), the combustion rate is 8
At 5% or less, it was lower than Cases 3, 4 and 7, which were out of this condition. Note that the angle θ is also +
The appropriate condition is -45− ≦
θ ≦ + 45 ° (the above equation).

【0040】すなわち、本発明で規定する要件を満足す
るように粉状炭材吹き込み用ランスの先端の位置を調整
すれば、羽口前燃焼帯での滞留時間を短くでき、いち早
く上昇気流に乗せて還元剤として融着帯に供給し得るこ
とがわかる。
That is, by adjusting the position of the tip of the lance for blowing the pulverized carbonaceous material so as to satisfy the requirements specified in the present invention, the residence time in the combustion zone in front of the tuyere can be shortened, and the lance can be quickly put on the updraft. It can be seen that it can be supplied to the cohesive zone as a reducing agent.

【0041】さらに、粉状炭材を吹き込む際にキャリア
ーとして用いるN2 量を増すと、粉状炭材の周囲のN2
濃度の増大(換言すれば、O2 、H2 O等の酸化性ガス
の分圧の低下)と、粉状炭材の吹き込み時の速度が増加
して羽口風速に近づくこととが相俟って、レースウェイ
での燃焼ガス化が一層抑制される。この効果に関して
も、本発明で規定する要件を満たす条件下において、特
に明瞭に現れている。
Further, when the amount of N 2 used as a carrier when blowing the pulverized carbonaceous material is increased, the N 2 around the pulverized carbonaceous material is increased.
An increase in the concentration (in other words, a decrease in the partial pressure of the oxidizing gas such as O 2 , H 2 O, etc.) and an increase in the speed at which the pulverized carbonaceous material is blown and approaching the tuyere wind speed are combined. Thus, the combustion gasification at the raceway is further suppressed. This effect is also clearly apparent under the conditions satisfying the requirements defined in the present invention.

【0042】本発明において、粉状炭材吹き込み用キャ
リアーガスとしてN2 を使用するのは、上述したよう
に、粉状炭材の送風ガス(特にO2 、H2 O)との接触
を避けて、燃焼ガス化を抑制するためである。なお、キ
ャリアーガスとしては、N2 の他にArなどの不活性ガ
スも使用することができる。
In the present invention, N 2 is used as the carrier gas for blowing the powdered carbonaceous material, as described above, to avoid contact of the powdered carbonaceous material with the blowing gas (particularly, O 2 and H 2 O). This is to suppress combustion gasification. In addition, as a carrier gas, an inert gas such as Ar can be used in addition to N 2 .

【0043】上記本発明の高炉の操業方法によれば、羽
口から粉状炭材を吹き込むことによってこの炭材を還元
剤として有効に作用させることができ、コークスの反応
劣化による粉化を抑制して、それに起因する炉内通気性
の悪化を抑えることができる。従って、粉状炭材を吹き
込む際、従来採られていたコークス強度を高めるための
手段を講じる必要がなく、コークス品質に対する制約を
緩和することが可能となる。また、吹き込みに際して、
炉壁外面から炉内に貫通するノズルを設置する等の新規
な設備を必要とすることもない。
According to the blast furnace operating method of the present invention, the carbonaceous material can be effectively used as a reducing agent by blowing the powdery carbonaceous material from the tuyere, and the pulverization due to the reaction deterioration of coke is suppressed. As a result, it is possible to suppress the deterioration of the in-furnace air permeability due to this. Therefore, when blowing the pulverized carbonaceous material, it is not necessary to take measures for increasing the coke strength, which has been conventionally adopted, and it is possible to ease the restriction on the coke quality. Also, when blowing
There is no need for new equipment such as installation of a nozzle that penetrates into the furnace from the furnace wall outer surface.

【0044】[0044]

【実施例】炉内径が800mm、炉高が5.5mで、1
20度間隔で3本の羽口を有する試験高炉を対象とし
て、本発明を実施した。
EXAMPLE The furnace inner diameter was 800 mm and the furnace height was 5.5 m.
The present invention was implemented for a test blast furnace having three tuyeres at 20 degree intervals.

【0045】その際の操業条件を表3に示す。なお、こ
の試験では、鉄源原料として焼結鉱を使用し、粉状炭材
の吹き込み条件、すなわち、粉状炭材吹き込み用ランス
の羽口内での取り付け位置は、前記の粉状炭材燃焼試験
装置での試験の場合と同様、表2に示したcase1〜7と
した。
Table 3 shows the operating conditions at that time. In this test, sintered ore was used as an iron source material, and the blowing condition of the powdered carbon material, that is, the mounting position of the lance for blowing the powdered carbon material in the tuyere was determined by the combustion of the powdered carbon material. As in the case of the test using the test apparatus, cases 1 to 7 shown in Table 2 were used.

【0046】[0046]

【表3】 [Table 3]

【0047】粉状炭材の吹き込み条件の評価は、内容物
サンプラーを用いて炉下部の滴下帯に相当する部位から
採取した炉内コークス中の5mm篩いを通過する細粒の
含有率(コークス粉率)を測定することにより行った。
Evaluation of the blowing conditions of the pulverized carbonaceous material was performed by using the content sampler from the portion corresponding to the drip zone at the lower part of the furnace, and examining the content of fine particles passing through a 5 mm sieve in the coke in the furnace (coke powder). Rate).

【0048】結果を図3に示す。この図から明らかなよ
うに、本発明で規定する要件を満たすように粉状炭材吹
き込み用ランスの先端の位置を調整して粉状炭材の吹き
込みを行った場合(case1、2、5および6)、炉下部
コークスの粉化を抑えることができた。これは、羽口か
ら吹き込んだ粉状炭材を還元剤として有効に作用させ、
コークスの反応劣化を抑制することができたことによる
ものである。
FIG. 3 shows the results. As is clear from this figure, when the powdered carbonaceous material is blown by adjusting the position of the tip of the lance for blowing the carbonaceous material so as to satisfy the requirements specified in the present invention (cases 1, 2, 5 and 6), powdering of coke at the lower part of the furnace could be suppressed. This makes the powdered carbon material blown from the tuyere effectively act as a reducing agent,
This is because the reaction deterioration of coke could be suppressed.

【0049】[0049]

【発明の効果】上記本発明の高炉の操業方法によれば、
新規な設備を必要とせにず、羽口から吹き込んだ粉状炭
材を還元剤として有効に作用させ、コークスの反応劣化
による粉化と、それに起因する炉内通気性の悪化を抑え
ることができる。さらに、コークス強度の向上等、コー
クス品質に対する制約を緩和することが可能となる。
According to the blast furnace operating method of the present invention,
The powdered carbon material blown from the tuyere can be effectively used as a reducing agent without the need for new equipment, and it is possible to suppress the pulverization due to the reaction deterioration of coke and the deterioration of the air permeability in the furnace due to the deterioration. . Further, it is possible to relax restrictions on coke quality such as improvement in coke strength.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】粉状炭材燃焼試験装置における粉状炭材吹き込
み部の概念図で、(a)は粉状炭材吹き込み用ランスの
先端と羽口の中心軸を含む平面であり、(b)は羽口の
先端部を含み、羽口の中心軸に対して垂直な平面へラン
スの先端をこの平面に対して垂直に投影した図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a pulverized carbonaceous material blowing section in a pulverized carbonaceous material combustion test apparatus, in which (a) is a plane including the tip of a powdery carbonaceous material blowing lance and the center axis of a tuyere; 4) is a view including the tip of the tuyere and projecting the tip of the lance perpendicular to the plane perpendicular to the center axis of the tuyere.

【図2】粉状炭材燃焼試験装置による試験結果で、粉状
炭材吹き込み用ランスの羽口内での取り付け位置を変え
た場合の粉状炭材の燃焼率を示す図である。
FIG. 2 is a view showing the test results obtained by a powdered carbonaceous material combustion test apparatus, showing the burning rate of the powdered carbonaceous material when the mounting position of the powdered carbonaceous material blowing lance in the tuyere is changed.

【図3】試験高炉による試験結果で、粉状炭材吹き込み
用ランスの羽口内での取り付け位置を変えた場合の粉状
炭材のコークス粉率を示す図である。
FIG. 3 is a view showing test results of a test blast furnace, showing the coke powder ratio of the powdered carbonaceous material when the mounting position of the powdered carbonaceous material injection lance in the tuyere is changed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:羽口 2:粉状炭材吹き込み用ランス 2−1:ランスの先端の投影点 3:羽口の中心軸 4:羽口の中心 1: Tuyere 2: Lance for blowing carbonaceous material 2-1: Projection point at the tip of lance 3: Center axis of tuyere 4: Center of tuyere

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】下記の(1)〜(3)の条件を満足するよ
うに羽口内に取り付けられた粉状炭材吹き込み用ランス
を用いて、粉状炭材をキャリアーガスとともに炉内に吹
き込むことを特徴とする高炉の操業方法。 (1)羽口の先端部を含み、羽口の中心軸に対して垂直
な平面への前記ランスの先端の前記平面への垂直な投影
点が下記式を満たす。 0.5×Rt <Rb ・・・ ただし、Rt :羽口内半径 Rb :ランスの先端投影像の中心と羽口の中心軸との間
の距離 である。 (2)前記(1)に記載の平面において、ランスの先端
の投影点と羽口の中心とを結ぶ直線の垂直上向き方向
(基準)に対してなす角度θが、下記式を満たす。 −45゜≦θ≦+45゜ ・・・ ただし、角度は、基準に対して右回りを+、左回りを−
とする。 (3)ランスの先端と羽口の中心軸を含む平面におい
て、ランスの先端の中心と羽口の上側先端部とを結ぶ直
線が羽口の中心軸の羽口前方方向(基準)に対してなす
角度φが、下記式を満たす。 45°≦φ ・・・ ただし、角度は、前記平面において、羽口前方方向を左
向きにとった場合の基準に対する角度である。
1. A powdery carbonaceous material is blown into a furnace together with a carrier gas by using a powdery carbonaceous material blowing lance mounted in the tuyere so as to satisfy the following conditions (1) to (3). A method of operating a blast furnace, characterized in that: (1) The projection point of the tip of the lance perpendicular to the plane including the tip of the tuyere and perpendicular to the center axis of the tuyere satisfies the following equation. 0.5 × R t <R b ··· However, R t: tuyere radius R b: a distance between the center axis of the center of the tuyere of the lance tip projected image. (2) In the plane described in (1), an angle θ formed with respect to a vertical upward direction (reference) of a straight line connecting the projection point of the tip of the lance and the center of the tuyere satisfies the following expression. −45 ° ≦ θ ≦ + 45 °… However, the angle is + clockwise and − counterclockwise with respect to the reference.
And (3) In a plane including the tip of the lance and the center axis of the tuyere, a straight line connecting the center of the tip of the lance and the upper tip of the tuyere is defined with respect to the tuyere forward direction (reference) of the center axis of the tuyere. The angle φ satisfies the following equation. 45 ° ≦ φ where the angle is an angle with respect to a reference when the tuyere front direction is set to the left in the plane.
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